6.1. Fragen und Antworten zu Klimaschutz, Heliogaia und Energiewende, FAQ

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Was ist Heliogaia?

Heliogaia ist ein klima- und kostenneutrales Heizkonzept mit möglichst geringem Eingriff in die Bausubstanz. Heliogaia-Heizsysteme sind fähig, mittels Sonne und Erde ganze Städte oder Gemeindeverbände zu 100% mit Solarwärme zu versorgen. Heliogaia-Vollausbau ist bereits ein Drittel der gesamten Energiewende, ohne Mehrkosten im Vergleich zu herkömmlicher Technik. Raumwärme und Warmwasser für jedermann zu jeder Zeit, ohne CO2 aus Fossilien oder Holz, ohne Wärmepumpen & Windräder zu Heizzwecken, ohne Importe. Niemand braucht mehr eine Heizanlage, einen Keller voller wartungsintensiver Technik oder muss sich nach einer ersten, nur mäßig aufwendigen Anpassung weiter mit der energetischen Sanierung seines Hauses beschäftigen.

Heliogaia eröffnet auch diesen gemeinnützigen Web- Auftritt, ohne Anmeldung oder andere Hürden frei zugänglich und verfügbar. In den zentralen Kapiteln (2. Technik, 2.5. Speicherverluste und 3. Szenario) wird der grundsätzliche Aufbau dieser Heizsysteme beschrieben und ein weiterer wissenschaftlicher Nachweis für ihre Funktionsfähigkeit und problemlose Bezahlbarkeit erbracht. Wärmeverluste aus sehr großen, oberflächennahen und nicht isolierten Saisonspeichern werden detailliert berechnet. Jeder kann alle Ergebnisse online bis zu den Quellen prüfen und auch die erstellten Kalkulationstabellen für eigene Berechnungen verwenden.

Ein vereinfachtes Universalmodul im LibreOffice- oder Excel-Format erlaubt jeder Gemeinde individuell die erste Abschätzung zu Gesamtkosten, Flächenbedarf und Speicherabmessungen, übersichtlich und nachvollziehbar, auch ohne tiefer gehende Fachkenntnisse: (html, libre office, excel)

Einen ersten Überblick über das ganze Projekt bekommt man durch den offenen Brief an Gemeinden zur Wärmeplanung oder mit den Kapiteln: Abstract , FAQ , Energiewendeplan.

Wie funktioniert das System Heliogaia, was ist das Besondere?

Die Größe der Speicher ist entscheidend!
Heliogaia heizt bei einem Elektrizitätsanteil von nur 3% aus besonders einfachen, aber riesigen Saisonspeichern in Wärmenetzen. Die Wärme wird im Sommerhalbjahr durch Solarthermie eingesammelt, jener regenerativen Technik mit dem höchsten Wirkungsgrad.

Bild 1: Titelbild, Schema einer Heliogaia-Anlage, nicht maßstäblich
1:kalter Wasserspeicher, 2:Speicherhaut (virtuell oder als wasserdichte Schlitzwand), 3:heiße Bohrung, 4:heißer Pufferspeicher, 5:Abdeckung, 6:kalte Bohrung, 7:Fernheizleitungen, Vor- und Rücklauf

Einschränkung der Speicherverluste wird allein durch Massivität erreicht. Das System arbeitet zwischen 40 und 80 Grad und ist fähig, den Wärmeüberschuss aus Industrieanlagen und den Kollektorerträgen des Sommers zum unschlagbaren Preis von durchschnittlich 0,0027 Euro pro Kilowattstunde in den Winter zu retten.
Und das Beste: Die Speicher brauchen gar nicht erst gebaut zu werden. Sie sind als normal wassergesättigter Erdboden überall vorhanden.
Der Einfluss der Anlagengröße auf die Kosten und Verluste des Saisonspeichers wird durch Zahlen der hier abgeschätzten Modellszenarien deutlich:

Szenario	Einwohner	Speichervolumen	Speicherverluste	Speicherkosten
	zum Stichtag	m³	%	€/kWh
Berlin	3.644.826	504.878.027	4,9	0,0008
Cottbus	100.219	18.066.692	7,5	0,0017
Gemeinden um Röbel	7.518	1.312.169	21,9	0,0038
Gemeinden um Rietz	3.414	629.510	28,3	0,0045

Turbo-Kuscheln im größtmöglichen Saisonspeicher verringert die Verlustanteile. Darum werden nahe beieinander liegende Siedlungen oder ganze Städte mit je einem Verteilungsnetz um einen Speicher zu Versorgungseinheiten für viele Tausend Abnehmer zusammengefasst. Jedes Gebäude bis zu einem Wärmebedarf von 180 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr mit passenden Flächenheizungen wird zuverlässig versorgt.
Im Zuge der Energiewende können längere winterliche Dunkelflauten die Wärmeversorgung nicht unterbrechen.
Immer noch stark geförderte Fehlinvestitionen in Wärmepumpen sind kontraproduktiv und teuer, gefährden zudem Umwelt und Klima.
Man könnte in Zusammenarbeit aller Netzbetreiber die relativ aufwendige Verlegung der Heizleitungen auch zum Anlass nehmen, das gesamte, meist chaotisch gewachsene Versorgungs- und Anschlusssystem einer Gemeinde auf solide Füße zu stellen: Ein einziger begehbarer Tunnel enthält alle Medien. Künftiges Bauen, Warten und Reparieren verursacht keine wochenlangen Straßensperren mehr.
Schon das gemeinsame Planen und Legen der jetzt fälligen Wärme-, Glasfaser-, Ladesäulen- und Fahrradtrassennetze birgt erhebliche Synergieeffekte.

Wie kann das bisschen Sonnenschein für die solare Beheizung ganzer Städte im kältesten Winter ausreichen? Leisten das die Kollektorflächen überhaupt?

Die Sonne schenkt uns in Deutschland pro Jahr etwa 500 mal mehr Wärme als wir zum Heizen brauchen, nur eben nicht zur „richtigen“ Zeit und nicht konzentriert, sondern über die ganze Fläche verteilt. Wir müssen den riesigen Überschuss im Sommer effektiv einsammeln und für den Winter parken. Das geht am günstigsten über alternativlos effektive Solarthermiekollektoren und Jahreswärmespeicher.
Ein einziger Quadratmeter thermischer Solarkollektor ersetzt so zu Heizungszwecken rund drei Quadratmeter Photovoltaik oder etwa 100 Quadratmeter Maisfeld (für Biogas).
Durch die saisonalen Wärmespeicher werden Strom- oder Gasspeicher und Windräder für den Raumwärmebedarf unnötig.

Elektrisch/ thermisch kombinierende Hybrid- oder PVT- Kollektoren, die bisher durch zu geringe Wärmeabnahme im Einsatz begrenzt waren, bekommen einen neuen, riesigen Markt. In der dem Flachkollektor ähnelnden abgedeckten Bauform (wärmeoptimiert) können sie auf der untersten Stufe einer Reihenschaltung von Kollektoren effektiv Wärme und gleichzeitig Strom liefern. Wenn etwa die Hälfte aller für Heliogaia benötigten thermischen Kollektoren als Hybride installiert werden, kommt es deutschlandweit zu einem zusätzlichen Jahresertrag von rund 100 TWh Elektroenergie. Zusammen mit den bereits installierten rund 50 TWh/a Photovoltaik ist das schon über die Hälfte des hier für eine vollständige Energiewende veranschlagten Ausbaues an PV-Anlagen, siehe Energiewendeplan. Zugleich werden durch die Doppelnutzung mindestens 1000 km² Dach- oder 2700 km² Bodenfläche weniger belegt.
Warum gibt es solche Heizanlagen nicht schon längst?

Es gibt Vorläufer [48], [123], [89], mit einer für den energetisch und finanziell wirklich effektiven Betrieb noch nicht ausreichenden Speichergröße.

Beispiel: Anlage bei Vojens (Dänemark) im Bau. Links der vorbereitete Saisonspeicher. [48]

Mit weiterer deutlicher Vergrößerung der Speicher (und Versorgungsgebiete) wächst das Volumen/Oberflächen-Verhältnis und damit das Wärme-Haltevermögen. Der relative Bauaufwand verringert sich rapide. Preiswerte ungedämmte Saisonspeicher, die das überall vorhandene Erdreich als Material nutzen und im Betrieb mit einem Minimum an Elektroenergie auskommen sollen, müssen mindestens 7000 Anschließer zu 100% mit Solarheizung und Warmwasser versorgen. Die jährlichen Wärmeverluste sinken dann naturgemäß unter 20%, ab ca. 50.000 Nutzer sogar unter 10%.
Viele Menschen müssen aber einmütig zusammen wirken, um derartige Anlagen zu bauen. Bisher gab es für einen Umstieg noch keinen so hohen Druck, weil Warnungen vor drohendem Klimawandel ignoriert und fossile Energieträger viel zu billig verkauft wurden. Durch politische Fehlentscheidungen sind zerstörerische Auswirkungen immer noch nicht annähernd adäquat versichert, wie auch bei Atomenergie, ansonsten wären diese überholten Techniken längst nicht mehr konkurrenzfähig. Alle Folgekosten kommen nun erst auf uns zu.
Weitere Vorläuferanlagen mit Solarthermie und Zahlen dazu: [16], [33], [94], [128].
Gibt es Fördergelder für derartige regenerative Wärmenetze?

Die Zuschusslage für 100% solare Wärmenetze mit Jahreswärmespeicher für ganze Kommunen ist unübersichtlich und schwach.
[Bundesförderung effiziente Wärmenetze]
[zu-wenig-geld-fuer-effiziente-waermenetze]
[förderung-fur-warmenetze-4-0].
Für solare Fernwärmenetze der hier besprochenen Größenordnung fanden wir bisher kaum belastbare Aussagen.
Sie werden aber nach ihrem vollen Ausbau 450 bzw. 850 TWh/a Endenergie ablösen und damit das Klimaproblem entscheidend entspannen helfen.
Wegen dieser überragenden Bedeutung müssen sie jährlich mindestens 11 Milliarden Euro Förderung bekommen, wenigstens ebenso viel wie seinerzeit zwischen 1950 und 2010 die Atomenergie, die neben einer Menge Problemen nur rund 150 TWh Endenergie pro Jahr eingebracht hat. Damit können allein aus Fördermitteln nach unserer Kostenrechnung jedes Jahr sieben bis acht große Städte wie Cottbus mit einer kompletten Heliogaia- Anlage versorgt werden, mit sicherer Speichertechnik und fast ohne Strom. Tabelle Fördermittel
Bestehen aber die ersten Pilotprojekte ihre Bewährungsprobe, werden kaum noch Zuschüsse nötig sein, weil alle Gemeinden diese Netze bauen wollen, auch im Ausland.
Wie kann die Energiewende mit Heliogaia aussehen? Hier gibt es die gesamte Energiewende in einem Bild.

Bild 2: Die gesamte deutsche Energiewende in einem Bild (aus Energiewendeplan)
Klick auf die Zahlen für weitere Information
Wieso hat es nur im Zusammenhang mit einem Jahreswärmespeicher Sinn, größere Dachflächen mit thermischen Solarkollektoren zu belegen? Welche Rolle spielen PVT-Kollektoren?

Obwohl thermische Kollektoren, verglichen mit Photovoltaik-Modulen, etwa dreimal mehr Sonnenenergie einfangen können, gilt die bittere Tatsache: Eine zu große Kollektorfläche ohne Jahreswärmespeicher wäre überdimensioniert. Die riesige, zwischen April und September anfallende Wärmemenge könnte nicht ausreichend abgenommen werden. Die teure Anlage arbeitete im Leerlauf. Trotzdem würde hier im Winter die erzeugte Wärme zum Heizen nicht zuverlässig ausreichen. Die Sonne scheint zu selten und zu schwach. Die Bewölkung ist zu dicht, das Dach zu klein.

PVT-Kollektoren sollen zur Nutzung mit Heliogaia wie einfache Flachkollektoren aufgebaut sein, nur eben mit PV-Schicht als Absorberfläche. So können sie die nötigen Temperaturen erreichen und in einer Reihenschaltung von Kollektoren als unterste Stufe fungieren. Damit sind sie dann in ihrer Doppelnutzung unschlagbar. Ungedeckte PVT-Module liefern in unseren Breiten im Winter kaum Energie und sind zur eigentlichen Heizwärmeversorgung untauglich, allenfalls zur Übergangszeit im Verbund mit stromfressenden Wärmepumpen. Im Sommer gelten die Ausführungen des ersten Absatzes analog.
Kann ich für mein eigenes Haus einen unabhängigen Jahreswärmespeicher einrichten?

Das ist möglich bei Neubau oder im Zusammenhang mit einer Grundsanierung, nur verhältnismäßig teuer, nimmt sehr viel Raum ein und muss von überdurchschnittlich hohen Aufwendungen zu Wärmedämmung und Energieeinsparung flankiert werden. Die Speicher in den verlinkten Beispielen sind in unseren Breitengraden für eine 100% solare Beheizung noch zu klein. [115], [63]
Eine theoretische Untersuchung zur Möglichkeit vollständig solarer Beheizung für Einzelgebäude mit mindestens vier Wohneinheiten auf 52 Grad nördlicher Breite gibt es von uns schon 1992 in HLH 6/92 Raumheizung mit Solarkollektoren und Jahreswärmespeicher [105].
Neben diesen sensiblen, wären auch chemische und Latentwärmespeicher Optionen, die hier nicht weiter diskutiert werden sollen.
Es ist viel wirksamer, Geld und Initiative für die kommunale Komplettlösung Heliogaia einzusetzen.
Kosten: Welchen Preis hat Heliogaia für Bau und Betrieb?

Entsprechend Veröffentlichungsdatum dieser Seite wurden Kosten und Preise für die Dekade bis 2020 ermittelt.
Die reinen Speicherkosten betragen dort bundesdurchschnittlich 0,0027 € pro Kilowattstunde, siehe Tabelle Endergebnisse.
Im Gesamtsystem ergibt sich folgendes Bild:
Während konventionelle Technik im Bundesdurchschnitt 65€ pro Person und Monat für Gebäudeenergie verursachte [10] S.7, verringert sich dieser Wert durch Heliogaia unwesentlich auf 60€, [ siehe Endrechnung und Tabellen unter 6.4.3.].
Mit der anziehenden Inflation werden die Preise ein anderes Gesicht bekommen. Nimmt man die angegebenen Zahlen als Maß für den mit Raumwärme verbundenen gesellschaftlichen Aufwand, sind sie in ihrer Relation auch zeitlos. Der Bau von Heliogaia-Systemen ist somit kostenneutral.

In diesem Preis enthalten ist der Aufwand für Planung, Bau, Betrieb und Wartung der Anlagen einschließlich der Übergabestationen in den einzelnen Gebäuden des gesamten Bestandes: Öffentlichkeit, Industrie/ Gewerbe und Wohnen.
Nur die Heizung der Wohnung allein betrachtet ergaben bundesdurchschnittlich 29 €/Person/Monat, günstiger in Ballungsräumen, wobei Mehrwertsteuer, Wartung und Hausanschlussstation schon einbezogen sind.

Bei Vergleichen unter den Preisen pro Kilowattstunde entsteht die Schwierigkeit, dass CO2-Ausstoß vor 2019 nicht bezahlt werden musste und dass es sich hier nicht nur um Brennstoffkosten handelt, sondern um Gesamtausgaben, also auch die bisherigen Ausgaben für Öfen, Kessel, Schornsteine usw. beachtet werden müssen.
In alle monetären Angaben wurden einerseits Kapitalkosten und andererseits mögliche Fördergelder nicht einbezogen.

Mit 30 bis 50% Kostenanteil wiegen die Kollektoren in dieser Bilanz am schwersten. Ihr Preis wird bei einsetzender Massenherstellung nach aller Erfahrung noch deutlich sinken.
Wie viel Energie wird für das Einrichten, Betreiben, spätere Rückbauen und Ersetzen von Heliogaia-Anlagen gebraucht? Woher kommt diese Energie? Wird sie überhaupt wieder eingespielt?

Diese Fragen sind sehr wichtig und müssen im Zusammenhang mit Energieversorgungseinrichtungen immer gestellt werden. Charakteristisch ist die Rücklaufzeit, nach der eine Anlage die für ihren Bau und Betrieb investierte Energie wieder ausgeworfen hat. Für thermische Kollektoren liegt sie zwischen 0,8 und 1,6 und für komplette Heliogaia-Anlagen je nach Recyclinganteil zwischen 1 und 4 Jahren (bei einer Abschreibungszeit von 25 Jahren, geschätzt in Kapitel „5.4. Erntefaktor“).
Wie schnell kann im dringenden Bedarfsfalle ein Heliogaia-Projekt realisiert werden?

Der physikalische Aspekt:
Der Speicher duldet keinen Verzug. Er muss ab März/ April, spätestens ab Ende Mai geladen werden, wenn er für den kommenden Winter verfügbar sein soll. Man muss ihn außerdem in der Anfangsphase von 10 auf 80 °C, also um 70 Grad aufladen, 30 Grad mehr als in den Folgejahren. Daher und mit jedem späteren Beginn muss größere Kollektorfläche oder Abwärme vorgehalten werden. Provisorisch installierte Zusatzkollektoren gibt man später dem Nachbarprojekt weiter. Alternativ wäre die Betriebsaufnahme um ein Jahr verzögert, während das aktuelle Jahr den Speicher mit der original notwendigen Kollektorfläche vorheizt.
Der politische Aspekt:
Im Kriegs- bzw. Krisenmodus mit verkürzten oder mit parallel zur Bauphase verlaufenden Genehmigungs- und Planungsverfahren könnte man es von Frühjahr bis Herbst unter Aufbietung aller Kräfte schaffen, eine Anlage in Betrieb zu nehmen, wenn Exploration, Finanzierung, Wärmeabnahme, Material- und Grundstücksfragen geklärt wären oder bis Mitte Mai geklärt werden können.
Der bauliche Aspekt:
Zuerst müssen die Kollektorflächen samt Leitungen installiert werden, welche erste zentrale Bohrungen im vorgesehenen Speicherterrain so früh als möglich mit heißem Wasser füllen. Dann werden die restlichen Baumaßnahmen am Speicher vorgenommen: Pufferspeicher, weitere Bohrungen und Installationen, periphere Dichtwand, Abdeckung, Technikgebäude. Im Sommer wird dann das Netz zu den Abnehmern verlegt bzw. ergänzt.

Parallel sollte viel getan werden, um Gebäude auf einen jährlichen Durchschnittsverbrauch von 80 kWh/m² anzupassen und mit Niedrigtemperatur- Flächenheizungen auszurüsten.
Je nach Planung ist die für eine Übergangsfrist eventuell nötige Heizzentrale zu bauen.
Wie setzt man eine tief reichende Dichtwand gegen horizontalen Grundwasserfluss in die Erde ein?

Lehm oder besser noch Ton sind hervorragende natürliche Dichtmaterialien, die man einer vertikalen Schicht von z.B. 70 cm Stärke bis in die geplante Tiefe rings um den Speicher zumischen kann, um nötige Dichtigkeit zu erreichen. Das ließe sich z.B. durch eine auf 30 Metern Länge aufgereihte Anzahl hartmetallbestückter Schaufel- oder Noppenräder erreichen, an Schienen befestigt, an zwei oder mehreren Kränen hängend und in der vertikalen Dichtwand-Ebene rotierend. Nach Aushub einer Anfangstiefe von einigen Metern und unter ständiger Zugabe von Wasser und Ton wühlt sich die Vorrichtung langsam in mehrmaligem Ab und Auf in den tonigen Schlamm bis in die gewünschte Tiefe hinab.
Danach kommt das benachbarte Stück des Speicherumfangs an die Reihe. Nach Setzung ist die Dichtheit erreicht.
Es gibt auch bereits bewährte Verfahren, die man sich als Video ansehen kann:
Unterirdische Giganten - So entstehen die Lausitzer Dichtwände
Dammertüchtigung am Sylvensteinspeicher - BAUER Spezialtiefbau GmbH
Was ändert sich, wenn kein Bodenkörper mit ausreichender Wasser-Durchlässigkeit für Beladung und Entladung gefunden wird?

In der Nähe von Flüssen und in Gebieten, die von Eiszeitgletschern gebildet sind, dürften sich für die preiswerten offen durchströmten Speicher immer genügend durchlässige Böden finden lassen. Ist der Bodenkörper aber zu dicht, muss mit in sich geschlossenen Sonden gearbeitet werden.
Vorteile: Das Wärmeträgermedium kommt mit Boden nicht in Kontakt und bleibt frei von Verunreinigungen.
Nachteil: Die Anzahl der benötigten Bohrungen wird vervielfacht und der Preis der Gesamtanlage könnte erheblich steigen.
Eine konzentrische Sonde kann folgenden Querschnitt haben:

Bild 3: Schema der konzentrischen Sonde, nicht maßstäblich

Drei ineinander geschachtelte Rohre mit entsprechenden Abstandhaltern.
In den Zwischenräumen: Außen Wasser (der Wärmeübergang vom oder zum Erdreich), innen Wasser (der Gegenfluss), dazwischen Dämmung.
Im Sommer strömt das Wasser außen abwärts und lädt den Boden von oben nach unten thermisch geschichtet auf.
Zur Heizperiode wird die Richtung umgekehrt.
Die Strömungsquerschnitte müssen optimiert werden. Innen sollte der Fluss schneller, außen langsamer verlaufen.
Die Bohrungen reichen bis zum Speichergrund, ihre Abstände betragen entsprechend der vorliegenden Bodeneigenschaften einige Meter.
In die Rohrwände müssen Stahlseelen eingeschmolzen sein, damit die Sonde beim Rückbau wieder gezogen werden kann.
Ist über dem Speicher dann auch der Anbau von Südfrüchten in Mitteleuropa möglich?

Der Boden über dem Speicher liefert in der vorgeschlagenen Bauform etwa 10 W/m² (1% der Leistung eines Heizkissens). In einem Gewächshaus mit Zweischeiben-Wärmeschutz-Verglasung (U=1,4 W/m²/K) ließe sich damit bei Dunkelheit eine Temperaturdifferenz von 7K zur Außenluft aufrecht erhalten. Unter -7 Grad Außenlufttemperatur besteht innen also Frostgefahr. In diesen Zeiten müsste man aktiv aus dem Speicher heizen. Wenn das in der Gesamtanlage bilanziert ist, kann der Ort sein Tropenhaus bekommen.
Wie funktioniert extensive Tierhaltung und/oder Naturschutz in Kollektorfeldern?

Hier lassen sich ausgezeichnete Synergieeffekte erreichen:
Bewuchsbegrenzung - Tierwohl durch artgerechte Freilandhaltung - hochwertige Bioprodukte und/oder Naturschutz.
Kollektorfelder sollen zur Sicherheit umzäunt sein. Mehr als die Hälfte der Fläche ist zur Verschattungsvermeidung nach oben hin offen und muss zur Bewuchsbegrenzung beweidet werden. Es fehlt auch nicht an Unterstellmöglichkeiten gegen Hitze und Regen. Sogar Vorratsbehälter für Tränken würden aus dem abfließenden Niederschlagswasser von Kollektorflächen gespeist.
Noch ein Eichenbestand mit Tümpel am Nordwestrand, auch als Windschutz für die Kollektoren, und es entstehen ideale Bedingungen, Schafe, Gänse, Shetland- oder Wildrinder, Strauße, Alpaka ... dort ganzjährig, pflegeleicht und wolfssicher unterzubringen. [126] Alternativ oder gleichlaufend sollen Projekte im Naturschutz realisiert werden. [95]
Hat der Klimawandel denn Auswirkungen für Deutschland? Lohnen sich für uns überhaupt Maßnahmen dagegen?

Das ist eine problematische Frage, die aber gestellt wird.
Neben der allgemeinen Erwärmung bemerken wir momentan extremere Wetterlagen, vor allem Trockenheit. Den Feldern und Gewässern fehlt der Regen, die Wasserversorger fördern Vorräte.
Viele Bäume müssen wegen Dürre und vermehrtem Schädlingsbefall umgeschlagen werden.
Die Zusammensetzung der Arten ändert sich. Tropenkrankheiten rücken in unsere Nähe.
In anderen Teilen der Welt gehen die Lebensgrundlagen noch schneller verloren. Völkerwanderung verursacht wachsende soziale und gesellschaftspolitische Probleme.
Im Extremfall, nach Überschreitung des Kipppunktes und einem völligen Abschmelzen des globalen Inlandeises, wird alles Land bis zur Höhe 74 m von Meerwasser überschwemmt. Energiewendekosten werden dann eine kleine Ziffer weit hinter dem Komma gewesen sein. (Genaueres in Kapitel Klimawandelkosten)
Ist Atomenergie nicht auch eine Lösung?

Nein, dann lieber doch die Überschwemmung! Man erkennt wenigstens eine Küstenlinie.
Wer diese Frage stellt, sollte zuvor seine Bereitschaft erklären, den radioaktiven Müll im Garten seiner Kinder zu vergraben.
Möchten wir den Teufel durch Beelzebub austreiben? Außerdem sind die realen Kosten zu hoch [141], die Genehmigungsverfahren und Bauzeiten für einen wirksame Klimaschutz viel zu lang. Weitere Argumente [9].
Große Hoffnungen lagen durch Jahrzehnte auf Fusionsreaktoren. Bis zu einer kommerziellen Nutzung vergehen aber noch mindestens 30 Jahre. Nur scheint diese Zahl seit den siebziger Jahren des vorigen Jahrhunderts eine physikalische Konstante zu sein. Und außerdem: Auch Fusionsreaktoren erzeugen durch Teilchenbeschuss der Konstruktionsmaterialien erhebliche Mengen radioaktiver Abfälle.
Werden uns die "grünen" Techniken vor dem Klimawandel bewahren?

Der Klimawandel ist bereits eingetreten. Es kann nur noch daran gearbeitet werden ihn abzumildern und den Kipppunkt zu vermeiden (ohne genau zu wissen, wo der liegt). Dazu ist jedes persönliche Engagement recht, jede Einsparung, die schnell und wirksam erreicht werden kann. Auch „grüne“ Technologien können sich als Flop erweisen oder in falschen Händen Schaden anrichten. Sich nur drauf oder auf Wirtschaft, Regierungen und Behörden zu verlassen ist keine gute Idee. Als schwerwiegender Fehler wird z.B. die momentan sehr stromlastige Ausrichtung der Szenarien auf Heizsysteme mit Wärmepumpen gesehen.
Was kann ich persönlich hier und jetzt noch gegen den Klimawandel tun?

- Dach oder oberste Decke mit mindestens 20cm nachhaltigem Dämmstoff dämmen,
- Fenster mit Dreischeiben- Wärmeschutzverglasung einbauen,
- bei Sanierungen Flächenheizung mit dahinter liegender Dämmung einbauen,
- Im Winter die Lüftung auf Notwendiges begrenzen, Ritzen schließen,
- mehr mit Fahrrad und Zug fahren,
- Elektroenergieverbrauch senken,
- weiter über Suffizienz nachdenken.

Dann kontrolliere deinen ökologischen Fußabdruck und ziehe daraus Schlussfolgerungen. [121](kurz); [125](ausführlich)
Warum soll man Elektroenergie nicht zur Wärmeerzeugung verschwenden?

Elektroenergie ist durch ihr flexibles Einsatzvermögen die technisch wertvollste Energieform. Sie lässt sich jedoch nur mit hohem wirtschaftlichen Aufwand bei relativ geringem Wirkungsgrad aus anderen Formen herstellen und schwer speichern.
Wärme ist die gehaltvollste, massivste täglich gebrauchte Energieform. Für einen gefühlt mäßigen Effekt benötigt man große Mengen aufzuwendender Energieeinheiten. (Gedankenexperiment)
Wärme sollte man daher möglichst nicht auf dem Umweg über die Elektrizität erzeugen, sondern mit alternativlos effektiver Solarthermie direkt aus der Sonnenstrahlung gewinnen, speichern und sie dann über regelbare Thermostaten zum Heizen, Duschen, Wäschewaschen, Geschirrspülen … verwenden. (Waschmaschinen mit separatem Warm- und Kaltwasseranschluss anschaffen.) Das alles geht auch schon ohne Jahreswärmespeicher im Sommerhalbjahr und kann sofort realisiert werden.
Das Ersetzen von Strom durch direkte Sonnenwärme bietet nach der Vermeidung von Wärmeverschwendung überall die höchsten Einspareffekte.

Genau entgegen dieser Einsicht findet man heute Bestrebungen, die Netze von überschüssigem Windstrom durch dessen Wärmenutzung zu befreien. Wichtig klingende Techniken wie 'Power to heat' oder 'Elektrodenkessel' haben oft nur die Funktion riesiger stromvernichtender Tauchsieder. Das sollte eine Übergangserscheinung aus den Anfängen der Windenergienutzung bleiben. Denn einerseits müssen künftig für Verkehr und die Dekarbonisierung der Industrie noch riesige Elektrizitätsmengen erzeugt und zu Teilen auf hohem Exergieniveau gespeichert werden, andererseits stößt die Ausweitung der Windkraft begründet auf wachsenden Widerstand.
Noch destruktiver ist die Idee, selbst erzeugten, nicht gebrauchten Solarstrom mangels ausreichender Vergütung nicht einzuspeisen sondern als Wärme im Pufferspeicher zu entwerten. Diese Blüte treiben Erzeuger und Netzbetreiber aus 'wirtschaftlichen' Gründen gemeinsam. Hier muss schleunigst eine gesamtwirtschaftlich vernünftige Lösung für Zählertechnik und angemessene Abrechnung gefunden werden. Und man soll endlich genügend Kapazitäten für die elektrolytische Erzeugung gut speicherbaren Gases aufstellen.
Wie können wir den Elektroenergieverbrauch weiter einschränken?

Der Hauptpunkt wurde mit der vorigen Frage bereits behandelt:
Keine Elektrizität zur Wärmeerzeugung, ebenso nicht zur Klimatisierung, Alternativen suchen.
Größe und Nutzungsdauer der Kühl- und Gefriergeräte auf Notwendiges beschränken, am kältesten Ort aufstellen (Herstellerangaben einbeziehen).
Induktionsfeld-Herd verwenden und den Töpfen feuerfeste "Kaffeemützen" aufstülpen (nähen aus Schweißschutzdecke, Flammschutzmatte... mit feuerfestem Garn)
Wasserkocher sind auch sparsam (weil Heizstab innen); bei möglichst hoher Starttemperatur nicht mehr Wasser einfüllen, als gebraucht wird.
Ansonsten weitere Ideen haben und wie hinlänglich bekannt: Standby- Geräte, wie Fernseher, Radios, Computer, Drucker, Kopierer... nicht dauerhaft mit dem Netz verbinden, sondern über schaltbare Verteilerdosen betreiben und wenigstens nachts ausschalten!
Stromverbrauch der Geräte bei der Anschaffung mehr beachten, auch besonders bei heimlichen Dauerbrennern wie Umwälzpumpen, Bewegungsmeldern, Computern, Telefonen, Routern, Repeatern, Steuergeräten … ,
das Fahrrad selber treten, sinnlose Lichtverschmutzung in Land und Garten vermeiden,
Photovoltaik-Balkonkraftwerk mit Laderegler und Speicher installieren, 600W/(800W?) ist momentan Genehmigungsgrenze ...

Für Hersteller von Elektrogeräten: Der Standby-Verbrauch muss vom einstelligen Watt- in den einstelligen Milliwatt-Bereich abgesenkt werden; Auch dann noch müssen in Deutschland laufend einige Windräder nur für Standby arbeiten und jährlich viele hundert Tonnen Batterieelemente nur dafür hergestellt werden, von denen immer noch mehr als die Hälfte im Hausmüll landen!
Aktuell muss besonders darauf geachtet werden, dass die rasant wachsende IT-Begeisterung nicht die gesamte Energiewende konterkariert. Der Energieverbrauch von Datenspeichern bindet zunehmend Kraftwerke und muss von Seiten der Hersteller drastisch gesenkt werden.
Warum sind Wärmepumpen so problematisch?

Wie in Heliogaia, insbesondere auch in Abschnitt "5.3. Individuelle Wärmepumpe versus kommunales Wärmenetz" nachgewiesen, sind solare Wärmenetze die effektiveren Bausteine der Wärmewende. Jene leben aber von möglichst flächendeckendem Anschließerbedarf. Wärmepumpen wirken hier kontraproduktiv, weil sie Anschließer mit einer Scheinlösung binden. Ihre Betreiber begeben sich erneut und erweitert in starke Abhängigkeit von Stromtarifen und Elektrizitätserzeugern. Sie verarmen durch unnötige Mehrausgaben, vorerst kaschiert durch staatliche Zuschüsse. Wärmepumpen als Massenerscheinung können erhebliche Umweltprobleme verursachen. Sie machen als Systeme wirtschaftlich und physikalisch nur wenig Sinn:

Aktuell arbeiten die meisten Wärmepumpen mit elektrischem Antrieb und brauchen im Winter durchschnittlich für drei Kilowattstunden abgegebener Heizenergie etwa eine Kilowattstunde Strom. (mittlere Jahresarbeitszahl JAZ aus 221 Feldversuchen: 3,37; siehe Tabelle)
Diese wird ihrerseits wieder mit einem Wirkungsgrad von rund einem Drittel hergestellt: Zur Erzeugung einer Kilowattstunde Strom benötigt man im Kraftwerk ungefähr drei Kilowattstunden Wärme bei sehr hoher Temperatur, z.B. aus Gas oder Kohle. Eine Wärmepumpe sammelt also etwa die gerade bei der zentralen Stromerzeugung verpulverte Abwärme wieder ein. Ungefähr das gleiche Verhältnis ergibt sich bei Nutzung von Solarenergie über Kollektoren. Thermische Kollektoren ernten drei mal mehr Energie als Photovoltaikmodule.
Der riesige HighTech-Aufwand (Anlagen zur Elektrizitätserzeugung + Elektroenergiespeicher + Wärmepumpenanlage) ohne nennenswerten Gewinn gegenüber der direkten Solarthermie erscheint auf diesem Hintergrund wie ein Schildbürgerstreich, zumal die Speicherung von Elektroenergie viel aufwendiger ist als die von Wärme. Im Winter leisten weder Solarthermie noch Photovoltaik einen nennenswerten Beitrag zur Gebäudeheizung.
Also ist der Jahreswärmespeicher die Lösung.

Wärmepumpen sind interessant bei sehr geringer Wohndichte als Insellösungen und als größere Einheiten vorübergehend in Heliogaia-Heizzentralen zur Anhebung des Temperaturniveaus der dritten Leitung (zur Versorgung des noch unsanierten Gebäudebestands).
Für einige Zeit könnten Wärmepumpen Windspitzen in Netzen abfedern, bis genügend Power-To-Gas-Anlagen verfügbar sind.
Grundlage der Wärmewende sollten sie nicht sein, denn das allein würde die Verdopplung der bereits vorhandenen Windenergieanlagen (2022) bedeuten, nebst angemessener Speichertechnik, bei gleichlaufender Halbierung des Wärmebedarfs der Gebäudesubstanz. Noch massiver muss aber parallel der Elektro-Ausbau für die Verkehrswende sein; und nochmals für die Dekarbonisierung von Industrie und Gewerbe. Wie soll das alles gehen?
Kommt Heliogaia ohne Strom aus?

Leider nicht ganz. Für den Antrieb der Umwälzpumpen und die Anlagensteuerung ist Elektroenergie erforderlich. Das sind etwa 3% der bewegten Wärmeenergie (zehnmal weniger als bei Wärmepumpen). Auch für Bau und Wartung der Anlagen ist etwas Elektrizität nötig.
Wer hat eigentlich den Plan für die Energiewende?

So leicht lässt sich hierauf keine Antwort finden. Also gibt es ein eigenes Kapitel.
Batterie oder Brennstoffzelle, E-Fuel, Bio-Fuel: Welches Speichersystem wird sich im Zuge der Energiewende bei KFZ, Land- und Baumaschinen letztlich durchsetzen?

Die Frage ist im Bezug auf die Gesamtbilanz der Energiewende wichtig, braucht doch der Verkehr momentan noch ca. ein Viertel unserer Endenergie, die letztlich bei voller Elektrifizierung nur durch Wind-, Wasserkraft oder Photovoltaik bereitgestellt werden kann.
Die Wirkungsgrade beim Betrieb der Fahrzeuge über Batteriespeicher sind zwei bis dreimal so hoch wie die über Wasserstoffspeicher.
Batterien sind aber schwer und teuer. Sie haben auch eine umstrittene Ökobilanz und begrenzte Rohstoffquellen bei ihrer Herstellung. Solange hier keine signifikanten Fortschritte sichtbar sind, sollte jedes KFZ elektrisch zweigleisig betrieben werden:
So bleibt die Batterie relativ leicht (maximal 40 kg) und kann dennoch den größten Teil der Fahrleistung abdecken. Am Auto gibt es zwei Anschlussarten, an den Zapfsäulen nur eine.
Zu Hause und am Arbeitsplatz steht die ständige Verbindung zum Netz, welches daraus auch seine Vorteile zieht, wenn es nun kurzfristig gepuffert wird.
Für 30 km täglich lässt sich bei gutem Wetter die Batterieladung auch in der Wagenoberfläche selbst erzeugen. Stehende Fahrzeuge dienen so zugleich als Stromgeneratoren im Netz.
Die gesamte Abrechnung erfolgt nicht an der Tank- oder Anschlussstelle, sondern über ein im Wagen integriertes IT-Modul und ein Konto im Internet.
Bau- und Landmaschinen sowie zwischenzeitlich die aktuell noch vorhandene Verbrennerflotte werden mit zunehmend grün erzeugten Kraftstoffen versorgt, auch und besonders auf der Basis von Pflanzen und Abfällen.

Die Nutzenergie-Wirkungsgrade, bzw. die Anteile der ursprünglich erzeugten Elektroenergie, die schließlich der Fortbewegung dienen, wurden für die verschiedenen Umwandlungsketten für Fahrzeuge in [144] zusammengestellt:

Bild 4: Wirkungsgrade, Fahrzeuge
Kann man die Energiewende nicht überstürzen?

Man kann. Wir müssen gründlich überlegen und dürfen nicht mit bester Absicht ausschließlich in eine verkehrte Richtung laufen.
Wir dürfen nicht falsch investieren oder subventionieren, z.B. in externe Gaspipelines, zu viel in Wärmepumpen und damit zu viel in die Stromtechnik und in nicht nachhaltiges Wirtschaften überhaupt. Mit Begeisterung kann man die Energiewende zerfördern, z.B. durch Vorzeige- Einzelbauten, hochgerüstet bis unters Dach mit kurzlebiger, wartungsintensiver Technik, die im Massenbetrieb und ohne hohe Fördergelder niemals überlebensfähig sein wird und schließlich nur das Müllproblem vergrößert.
Andererseits hat uns Corona eben noch rechtzeitig in Erinnerung gerufen, was exponentielles Wachstum bedeutet. Zu lange Überlegen geht auch nicht.
Nimmt der Klimawandel durch seine sich selbst beschleunigenden Rückkopplungseffekte Fahrt auf, könnten die jetzt noch zur Energiewende vorhandenen Kräfte urplötzlich von Klimaanpassung und Katastrophenschutz verschluckt werden.
So oder so, in beiden Fällen wären die Mittel für eine nachhaltige Energiewende verloren.

Warum müssen Saisonspeicher so groß sein?

Jeder weiß: Gegen Frieren hilft Kuscheln. Extrem gut darin sind manche Tierarten: Kaiserpinguine trotzen in dichten Kolonien dem antarktischen Winter und bebrüten dort bei 70 Minusgraden sogar ihre Kücken; Ist die Überwinterungstraube groß genug, überlebt das Bienenvolk...
Aus physikalischer Sicht klingt alles nüchterner: Je größer das Verhältnis von Inhalt zu Oberfläche, desto besser das Wärmehaltevermögen, denn Wärme wird im Volumen gehalten und durch die Oberfläche abgegeben. Um also die Wärme lange halten zu können, braucht man große, kompakte Körper, genauer beschrieben unter Speicherverluste.
Die übliche Dämmung kann bald weitgehend entfallen.
Auch die relativen Kosten werden mit wachsenden Speichermaßen geringer. Hier die bei Heliogaia ermittelten Daten:

Szenario	Einwohner	Speichervolumen	Speicherverluste	Speicherkosten
	zum Stichtag	m³	%	€/kWh
Berlin	3.644.826	504.878.027	4,9	0,0008
Cottbus	100.219	18.066.692	7,5	0,0017
Gemeinden um Röbel	7.518	1.312.169	21,9	0,0038
Gemeinden um Rietz	3.414	629.510	28,3	0,0045

Wie warm wird die Erde über dem Heliogaia-Speicher maximal sein?

Wie in Gelände, unter dem Fernheizrohre verlegt sind. Der Passant spürt nichts, aber der Schnee schmilzt eher. Oder ähnlich wie ein Heizkissen, eingestellt bei 1 Watt, normal sind 100 Watt.
Wird dabei das Grundwasser nicht beeinflusst? (Temperatur, Grundwasserspiegel)

Es handelt sich um eine technische Einrichtung. Im Bereich der direkten Speichermasse wird das Grundwasser zur Wärmespeicherung gebraucht und bis 80 oder 90 Grad erhitzt. Ab etwa 40m Entfernung verlieren sich die Einflüsse. Der Grundwasserspiegel bleibt konstant.
Wird dabei das Bodenklima nicht gestört, zum Beispiel indem sich durch die hohe Temperatur neue Bakterien ansiedeln?

Es handelt sich um eine technische Einrichtung. Im Bereich der direkten Speichermasse wird das Grundwasser zur Wärmespeicherung gebraucht und bis 80 oder 90 Grad erhitzt. Möglicherweise vorhandenes tieferes Bodenleben wird massiv gestört. In der obersten Deckschicht über dem Speicher ist Leben möglich, allerdings wird es sich in diesem Bereich auch verändern, ebenso in der beeinflussten Umgebung bis etwa 40m. Davon könnten ernst zu nehmende Probleme ausgehen. Monitoring des Bodenlebens in Schlepprichtung des Grundwassers wird vor allem bei Pilotprojekten unabdingbar. Es wäre gut, wenn hier Beobachtungen aus bestehenden Anlagen als Beiträge zu einem Forum oder als Fachartikel einfließen könnten. Andererseits entfallen auch alle bisher verstreut bestehenden Anlagen, besonders jene, die noch in der Zukunft entstehen könnten. Dadurch wird das Problem konzentriert und das Grundwasser im Ganzen letztlich geschützt. Bakterienkulturen, die sich bei 30 oder 40 Grad gut bilden können (übliche Temperaturen bei zerstreuter Nutzung) bekommen großflächig kein Milieu mehr.
Wenn auf den Hausdächern Wärme gesammelt wird, wie verstecken wir die Rohre und halten unsere Kommune ästhetisch?

Der Anblick der Bebauung wird sich ändern. Das ist keine Frage. Ob das negative oder positive Empfindungen bei uns auslöst, ist ein individuelles Problem. Kollektoren wachsen schon mehrere Jahre vor unseren Augen auf den Dächern. Sie können aber zunehmend auch unter architektonischen Gesichtspunkten integriert oder sogar als Gestaltungselemente eingesetzt werden. Die Installation verschwindet üblicherweise hinter der Fassade.
Könnten Erdrutsche entstehen, etwa weil das Erdreich sich regelmäßig ausdehnt und wieder zusammenzieht?

Erdrutsche entstehen allenfalls in Gegenden mit größerem Gefälle. Hier muss man bergmännischen Sachverstand anwenden und eine passende Standortwahl treffen.
Lässt sich von Heliogaia- Anlagen alles recyceln?

Bis auf Anstriche, Klebstoffe und einige Kleinteile wie Gummidichtungen oder einzelne Elektronik-Bauelemente lässt sich mit der nötigen Sorgfalt alles recyceln. Die Planer, Konstrukteure und Zulieferbetriebe werden da auch immer besser. Mit Verwendung von recyceltem Material sinkt der Energieaufwand zur Herstellung der Komponenten und damit auch die Energierücklaufzeit der gesamten Anlage auf etwa ein Viertel.
Beim Einsatz von PVT-Kollektoren ist die Frage etwas komplizierter, da diese (wie einfache PV-Module) geringe Mengen dotiertes Silizium und teilweise auch Problemstoffe enthalten, welche sauber abgetrennt werden müssen.
Wie kann ich persönlich die Entwicklung von Heliogaia-Netzen fördern?

Stelle bei der Stadtverwaltung einen Antrag auf Fernwärmeversorgung, überzeuge Nachbarn, Freunde und Bekannte, das auch zu tun.
Sprich in Begegnungen und insbesondere in Gemeindeversammlungen von der Möglichkeit und Notwendigkeit vollständig solarer Heizsysteme.
Verbreite den Link und verlinke die Seite https://heliogaia.de in deinen eigenen Medien. Beteilige dich an entsprechenden Initiativen und Fonds oder gründe sie selbst.
Es gibt leider noch keine Pilotanlage in der nötigen Größenordnung, die einen Durchbruch zu einer dem Problem angemessenen Klimapolitik erkennen ließe.
Städte und Gemeinden müssen informiert und aktiviert werden.
Was sind die fünf kuriosesten Erkenntnisse im Zusammenhang mit Heliogaia?

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